JPH0949879A - 光レーダ装置 - Google Patents

光レーダ装置

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Publication number
JPH0949879A
JPH0949879A JP7203614A JP20361495A JPH0949879A JP H0949879 A JPH0949879 A JP H0949879A JP 7203614 A JP7203614 A JP 7203614A JP 20361495 A JP20361495 A JP 20361495A JP H0949879 A JPH0949879 A JP H0949879A
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JP
Japan
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light
reflected
cable
mirror
circuit board
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Application number
JP7203614A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamabuchi
浩史 山渕
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査範囲が広く垂直方向の寸法が小型で車両
等への搭載性に優れかつターミナルの半田付け部の剥
離、接触不良、断線等が無い光レーダ装置を得る。 【解決手段】 レーザダイオード1、鏡8a、鏡8b、
鏡8a及び8bを所定の相対位置に保持しかつ回動自在
に配設された保持手段8、保持手段を回動させて鏡8a
及び8bによる反射光を水平方向に走査するステップモ
ータ15、フレネルレンズ12と受光素子13及び受光
側電子回路基板14を一体に保持し少なくとも電子回路
部を覆う導電材でなる保持部材18、これら各部材を収
納するケース、該ケースを介して外部と接続され信号の
入出力のためのケーブル24、回路基板及びケーブルが
半田付けされるターミナル29、折り曲げ部を有する弾
性部材でなりケースに固着されかつケーブルを支持する
とともに折り曲げ部の先端面にターミナルを固着して支
持するブラケット28を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光を水平方向に
走査しその光が対象物体に反射して戻ってくる反射光を
受光して対象物体までの距離と方向を検出する光レーダ
装置に関し、特に車両に搭載して好適ならしめるもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の光レーダ装置は、車両に
搭載され車両周辺監視装置あるいは車間距離制御装置な
どに広く用いることが提案されている。車両の搭載され
る光レーダ装置の形状としては、垂直方向の寸法が小さ
い偏平薄型のものが好条件とされており、例えば特開平
6−137867号公報に記載ものによればこのような
要望を満たせるものと考えられる。
【0003】しかしながら、該公報のものは、発光源か
ら物体に送光される光のみを鏡で反射して走査してい
る。この走査範囲は、受光光学系が受光できる範囲内
(受光光学系の視野角内)に制限されるので、物体の検
出を広角範囲に亙って行うことが困難であった。そこ
で、本発明者は、走査範囲が広く、かつ垂直方向の寸法
が小型で車両等への搭載性に優れた光レーダ装置の基本
的な構成を特願平7−4146号として既に提案してい
る。
【0004】図2は本発明者によって既に提案した車両
用光レーダ装置の内部構成を示す平面断面図である。図
2において、1はレーザ光を発生する発光手段であるレ
ーザダイオード、2はレーザダイオード1を駆動する発
光回路及びその他の電子回路、例えば距離演算手段、方
向検出手段、ステップモータ駆動手段等が搭載されたメ
イン基板、3はレーザダイオード1の内部に収納された
発光源、4は発生したレーザ光の拡散角を調整する凸レ
ンズ、5は凸レンズ4からのレーザ光を所定の角度で反
射する反射部材である鏡6を支持する支持部材である支
持体であって、支持体5と鏡6とは光レーダ装置から送
光される光の方向を調整する送光方向調整手段を構成し
ており、この送光方向調整手段は、鏡6の向きを変位さ
せることにより光レーダ装置から送光されるレーザ光と
物体に反射して戻ってくる反射光とが平行光になるよう
に調整する。
【0005】7は剛体8の回転軸であって、該剛体8
は、鏡8aと鏡8bとを所定の相対位置、即ち両者を水
平方向に略90゜離間して保持する保持手段であるL字
形の剛体で、板状の部材を90゜屈曲させた如き形状を
有し、該L字形の一方の面は他方の面に比し長くなって
おり、該L字形の面のうち短い方に鏡8aを固定すると
共に長い方に鏡8bを固定し、該鏡8a及び鏡8bと共
に一体化されて1つの剛体を構成し、回転軸7を回転中
心として回動自在に保持されている。
【0006】鏡8aは、鏡6により反射されたレーザ光
を受光しかつ第1の所定方向に反射する送光側反射手段
を構成し、この鏡8aによって反射されたレーザ光はガ
ラス9を透過して光レーダ装置外部に送光される。送光
されたレーザ光は物体である前方車両10により反射さ
れ、その反射光はガラス11を透過して鏡8aよりも面
積が大きい受光側反射手段である鏡8bに受光されかつ
該鏡8bによって第2の所定方向に反射される。なお、
図2において、光レーザ装置と前方車両10との間に記
された波線は、図2が実際には大きく離間している光レ
ーザ装置と前方車両10との距離を省略して記載したも
のであることを示している。
【0007】12は鏡8bで反射した反射光を集光する
フレネルレンズ、13はフレネルレンズ12の焦点位置
近傍に配設された受光手段としての受光素子であって、
フレネルレンズ12により集光された反射光を受光し
て、その光の強度に応じた電気信号を出力する。14は
受光素子13を搭載した受光側電子回路基板であって、
光電変換された電気信号を増幅する受信信号増幅回路を
有している。なお、受光素子13は前述したレーザダイ
オード1とは水平方向に離間して配設されている。ま
た、受光素子13は、反射光が光レーダ装置の真正面か
ら戻ってきて鏡8bに入射して図示左方向に略90゜反
射されたときの反射経路上に、鏡8bで反射された光を
受光すべく設けられている。
【0008】15はステップモータで、このステップモ
ータ15の駆動軸15aにはカム16が固設されてい
る。また、剛体8の長い方の面に設けられた舌状の突起
8cの先端にはローラー状の従動子8dが設けられ、こ
の従動子8dは、図示しない例えばスプリングからなる
押圧手段によりカム16に設けられたカム溝16aの縁
面に押圧されている。
【0009】17は送光されるレーザ光と物体からの反
射光とが干渉しないよう鏡8aと鏡8bとを仕切る如く
配設された遮蔽手段としての遮蔽体であって、送光する
光が受光素子側に漏れないようにしている。33はケー
スとしての殻であって、ガラス9、11と共に光レーダ
装置の外壁を構成する。
【0010】また、図3は図2の要部を示す斜視図であ
る。支持体5は、板部材をL字形に屈曲させた如き形状
を有していると共に、そのL字形の一方の面に中空部5
aを有している。鏡6は、図示しない固設手段、例えば
接着剤等により支持体5の中空部5aを有する面に固設
されている。支持体5のL字形の他方の面には図示しな
い孔が設けられており、支持体5はこの孔を貫通するね
じ5bにより殻33に固設されている。
【0011】このように構成された光レーダ装置におい
ては、光レーダ装置から送光されるレーザ光と物体から
の反射光とが平行光になるように鏡6で調整されている
と共に、鏡8aと8bとが水平方向に略90゜離間され
た状態で一体的に回動されるので、剛体8を回動してい
ずれの方向にレーザ光を送光したとしても物体10から
の反射光を確実に受光素子13に入射させることができ
る。また、理論的には、鏡8aに入射する光の入射角が
0゜よりも大きくかつ90゜よりも小さければ物体を検
出することが可能であるので、非常に広範囲の走査範囲
を有する。
【0012】従って、光レーダ装置の構成部材を水平方
向に離間して配置したので、垂直方向に大きな寸法を要
せず、偏平薄型の光レーダ装置が得られる。また、レー
ザ光の送光だけでなく反射光も走査するようにしたので
広範囲の走査範囲が得られる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような基本構成の光レーダ装置においては、垂直方向寸
法の小型化を図ったために基板が細長くなっており、特
に車載用という用途を考えた場合、例えば振動や周囲温
度変化による各部材の変形等の影響を受けやすく、基板
とターミナルの半田付け部に応力が生じて半田付け部の
剥離、接触不良、断線等を惹起するという問題点を有し
ていた。
【0014】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、走査範囲が広く、かつ垂直方向
の寸法が小型で車両等への搭載性に優れたものでありな
がら、なおかつ基板とターミナルの半田付け部の剥離、
接触不良、断線等が無く信頼性の高い光レーダ装置を得
ることを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光レーダ
装置は、光を発生する発光手段と、この発光手段からの
光を反射し第1の所定方向に送光する送光側反射手段
と、上記第1の所定方向に存在する対象物体で反射され
た光を受光して第2の所定方向に反射する受光側反射手
段と、上記送光側反射手段と上記受光側反射手段とを所
定の相対位置に保持しかつ回動自在に配設された保持手
段と、この保持手段を回動させて上記送光側反射手段及
び上記受光側反射手段により反射された反射光を水平方
向に走査する走査手段と、上記発光手段と水平方向に離
間して配設されかつ上記受光側反射手段により反射され
た反射光を受光する受光手段と、上記発光手段もしくは
上記受光手段に接続された電子回路が設けられた回路基
板と、上記各部材を収納するケースと、上記ケースを介
して外部と接続され信号の入出力のためのケーブルと、
上記回路基板及び上記ケーブルが半田付けされるターミ
ナルと、折り曲げ部を有する弾性部材でなり上記ケース
に固着されかつ上記ケーブルを支持するとともに上記折
り曲げ部の先端面に上記ターミナルを固着して支持する
ブラケットとを備えたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1はこの発明の実施の形態に
係る車両用光レーダ装置を示す組立分解図である。図1
において、1はレーザ光を発生する発光手段であるレー
ザダイオード、2はレーザダイオード1を駆動する発光
回路及びその他の電子回路、例えば距離演算手段、方向
検出手段、ステップモータ駆動手段等が搭載されたメイ
ン基板、3はレーザダイオード1の内部に収納された発
光源、4は発生したレーザ光の拡散角を調整する凸レン
ズである。
【0017】5は凸レンズ4からのレーザ光を所定の角
度で反射する反射部材である鏡6を支持する支持部材で
ある支持体であって、板部材をL字形に屈曲させた如き
形状を有し、そのL字形の中空部5aを有する面に鏡6
が図示しない固設手段、例えば接着剤等により固設さ
れ、L字形の他方の面には図示しない孔が設けられてい
てこの孔を貫通するねじ5bにより後述するリアケース
に固設されるようになされており、この支持体5と鏡6
とは光レーダ装置から送光される光の方向を調整する送
光方向調整手段を構成し、鏡6の向きを変位させること
により光レーダ装置から送光されるレーザ光と物体に反
射して戻ってくる反射光とが平行光になるように調整す
る。
【0018】7は剛体8の回転軸であって、該剛体8
は、鏡8aと鏡8bとを所定の相対位置、即ち両者を水
平方向に略90゜離間して保持する保持手段であるL字
形の剛体で、板状の部材を90゜屈曲させた如き形状を
有し、該L字形の一方の面は他方の面に比し長くなって
おり、該L字形の面のうち短い方に鏡8aを固定すると
共に長い方に鏡8bを固定し、該鏡8a及び鏡8bと共
に一体化されて1つの剛体を構成し、回転軸7を回転中
心として回動自在に保持されている。
【0019】鏡8aは、鏡6により反射されたレーザ光
を受光しかつ第1の所定方向に反射する送光側反射手段
を構成し、この鏡8aによって反射されたレーザ光はガ
ラス9を透過して光レーダ装置外部に送光される。送光
されたレーザ光は物体である前方車両10により反射さ
れ、その反射光はガラス11を透過して鏡8aよりも面
積が大きい受光側反射手段である鏡8bに受光されかつ
該鏡8bによって第2の所定方向に反射される。なお、
図1において、光レーザ装置と前方車両10との間に記
された波線は、図1が実際には大きく離間している光レ
ーザ装置と前方車両10との距離を省略して記載したも
のであることを示している。
【0020】12は鏡8bで反射した反射光を集光する
受光レンズとしてのフレネルレンズ、13はフレネルレ
ンズ12の焦点位置近傍に配設された受光手段としての
受光素子であって、フレネルレンズ12により集光され
た反射光を受光してその光の強度に応じた電気信号を出
力する。14は受光素子13及び該受光素子13により
光電変換された電気信号を増幅する受信信号増幅回路等
の電子回路を搭載した受光側電子回路基板である。
【0021】フレネルレンズ12は支持体18aによっ
て固定され、該フレネルレンズ12と受光側電子回路基
板14とは支持体18bによって固定され、受光側電子
回路基板14は電磁波遮断の殻18cで覆われるように
されており、支持体18aと18b及び殻18cは金属
板で一体に形成され保持部材18を構成している。な
お、受光素子13は前述したレーザダイオード1とは水
平方向に離間して配設されている。また、受光素子13
は、反射光が光レーダ装置の真正面から戻ってきて鏡8
bに入射して図示左方向に略90゜反射されたときの反
射経路上に、鏡8bで反射された光を受光すべく設けら
れている。
【0022】15はステップモータで、このステップモ
ータ15の駆動軸15aにはカム16が固設されてい
る。また、剛体8の長い方の面に設けられた舌状の突起
8cの先端にはローラー状の従動子8dが設けられ、こ
の従動子8dは、図示しない例えばスプリングからなる
押圧手段によりカム16に設けられたカム溝16aの縁
面に押圧されている。
【0023】ここで、レーザダイオード1及び凸レンズ
4の光学系、鏡8a及び8bが設けられた剛体8を回動
させるステップモータ15、フレネルレンズ12と受光
素子13及び受光側電子回路基板14を一体的に保持す
る保持部材18は、メイン基板2に図示しない固設手段
により固設されている。
【0024】19は送光窓19a及び受光窓19bを有
しかつ後述する中間カバーの開口部を閉塞するフロント
カバー、20はアルミニウムを引き抜き成型した筒状の
中間ケースで、フロントカバー19はアルミニウム等の
金属または金属膜で覆われた材料よりなり、後述する電
磁遮蔽部を有し、中間カバー20との締結時に中間カバ
ー20と直接接触させて電気的に導通させることで外部
からの電磁波雑音を遮断できる電磁波遮蔽を行うと共
に、内縁に沿って後述するリアカバーと同様な図示しな
いゴムパッキングがなされていて、該ゴムパッキングに
より中間カバー20との締結時に機密性を保持する防水
構造となっている。
【0025】21は樹脂成型されてなり、フロントカバ
ー19と同様に内縁に沿ってゴムパッキング21aが設
けられると共に後述する電磁遮蔽部を有し、中間カバー
20との締結時に中間カバー20の他方の開口部を閉塞
するリヤカバーで、中間カバー20との締結時に中間カ
バー20と直接接触させて電気的に導通させることで外
部からの電磁波雑音を遮断できる電磁波遮蔽を行うと共
に、該ゴムパッキング21aにより中間カバー20との
締結時に機密性を保持する防水構造となっており、ゴム
パッキング21aを介して後述する電磁遮蔽部が内面全
面を覆うようにしてはめ込まれるようになされている。
これらカバー19〜21は、ガラス9、11と共に光レ
ーダ装置の外壁を構成する。
【0026】22は送光窓22a及び受光窓22bを有
する導電性材料よりなるフロントカバー19の電磁遮蔽
部であって、その裏面側には、図2に示すものと同様に
して送光されるレーザ光と物体からの反射光とが干渉し
ないよう鏡8aと鏡8bとを仕切る如く配設された遮蔽
手段としての図示しない遮蔽体17がかしめられ固定さ
れていて、送光する光が受光側の鏡8bに漏れないよう
にしている。23はガラス9及び11をはめて固定支持
するゴムパッキング板で、フロントカバー19に該ゴム
パッキング板23を介して電磁遮蔽部22がかしめられ
て固定される。
【0027】24はリアカバー21に設けられたゴムパ
ッキング27を通してリアカバー21の内側に導入され
たコネクタ26のケーブル、25は貫通コンデンサ、2
8はリアカバー21に固着されたブラケット、29はこ
のブラケット28の一方の折り曲げ部28aを貫通する
貫通コンデンサ25と接続されているリード線30及び
メイン基板2の接続端子孔2aにそれぞれ半田付けされ
る接続ピン29a及び29bを有するL字形でなるター
ミナルで、リード線30が半田付けされる接続ピン29
aが設けられる側面がブラケット28の他方の折り曲げ
部28bの端面に固着されていて、該折り曲げ部28b
によりターミナル29のメイン基板2と接続される接続
ピン29aの長手方向に沿った変位を吸収するようにな
されている。
【0028】31はターミナル29の接続ピン29bを
残してケーブル24と貫通コンデンサ25、ゴムパッキ
ング27〜リード線30を覆うようにしてリアカバー2
1の内縁にはめ込み電磁波ノイズを除去するようにした
導電性材料よりなる電磁遮蔽部であり、該電磁遮蔽部3
1をリアカバー21の内縁にはめ込んだ状態で、ターミ
ナル29の接続ピン29bはメイン基板2の接続端子孔
2aに半田付けされ、該メイン基板2はリアカバー21
側に図示しない固着手段により固着され、中間カバー2
0の両端をフロントカバー19及びリアカバー21の外
縁にはめ込み固着し、リアカバー21の外側四隅から通
しボルト32をフロントカバー19内側の図示しないね
じ穴にねじ込めて各カバーを一体的に締結するようにな
されている。
【0029】次に動作について説明する。レーザダイオ
ード1はメイン基板2にて出力される送光信号に基づき
発光源3からレーザ光を発光する。発光されたレーザ光
の光束は凸レンズ4により所定の広がり角となるように
成形し放射される。この凸レンズ4により例えば水平方
向が約0.1deg、鉛直方向は約4degの拡がり角
をもつレーザ光が放射される。この拡がり角で放射され
たレーザ光は、まず、支持体5により光軸の方向角度が
調整された鏡6で反射された後、回転軸7を支点として
水平方向に揺動する剛体8の発光源からの光束を反射す
る鏡8aに照射され、ガラス9を透過し前方に走差しな
がら放射されることになる。
【0030】前方に放射された光束が対象物体である前
方車両10に照射されると、光束の一部は反射され再び
自車両側に戻ってくる。この反射光の一部はガラス11
を透過し再び剛体8の受光部の鏡8bで反射され、フレ
ネルレンズ12により受光素子13に集光されて受光側
電子回路基板14で受信信号に変換される。この過程に
おける送受信信号の関係に基づいて自車両と前方の対象
物体までの距離を演算し同時に剛体8の揺動角度から方
位角を検出する。
【0031】方位角の検出は、ステップモータ15の駆
動軸15aにカム16を固定し、このカム16を駆動す
ることにより剛体8の一部である従動子8dを変位さ
せ、回転軸7を中心に剛体8の揺動動作を行う。この
時、ステップモータ15のステップ数とカムプロフィー
ルのタイミングで剛体8の揺動角を制御し、対象物体1
0の方位角を検出している。
【0032】ここで、電磁遮蔽部22の裏面側に設けら
れる図示しない遮蔽体17は、発光源3からの光速が装
置の内面反射によりノイズ光となり、受信側電子回路基
板14に入力されるのを防止する。また、電磁波を遮断
する殻18cは、電磁波のノイズが受信側電子回路基板
14に侵入し誤動作を防止すると同時にフレネルレンズ
12を固定する保持部材18の一部として作用し、保持
部材18によりフレネルレンズ12、受光素子13、及
び受光側電子回路基板14が一体に構成されるため、組
立工程においても、その取扱いが容易で組立作業も簡略
化される。さらに、中間工程において、半完成品段階で
の特性確認、調整作業が可能で組立作業が大幅に簡略化
できる。
【0033】ケーブル24は、装置内側に直接導入さ
れ、貫通コンデンサ25に半田付けされることにより装
置内外のケーブルを分離することなく単体で構成するこ
とができ、同時に半田付けの箇所が少なくてすみ信頼性
が向上する。また、ターミナル29は貫通コンデンサ2
5を支持するブラケット28の折り曲げ部28bで支持
されており、この折り曲げ部28bがたわむことにより
ターミナル29の熱膨張収縮による変位を吸収しメイン
基板2の接続端子孔2aとの半田付け部に応力が発生し
損傷や導通不良となることを防止することができる。
【0034】また、装置の外殻は3つの部材を組み合わ
せて1つの殻(ケース)を構成する。まず、前記発光源
3から前記対象車両10に光を送出し同時に対象車両1
0からの反射光が透過することが可能な透過性に優れた
ガラス9、11等を組み込んだアルミ等の金属あるいは
金属膜で覆われた材料からなるフロントカバー19と、
アルミ材料等を引き抜き加工により筒状に成型したもの
を本体の中間カバー20とし、さらに、樹脂成型され内
面に金属板でなる電磁遮蔽部31(または金属膜コー
ト)を全面に沿わせたリヤカバー21の3つのカバーを
通しボルト32で締結し、これら3つの部材間をゴムパ
ッキングでシールすると共に同時に直接接触させて電気
的に導通とすることで気密性と電磁波遮断を兼ね備える
ことができる。また、内部に構成する機構部はフロント
カバー19とリアカバー21に搭載することで機構部の
組立が容易となる。
【0035】以上のように、この発明によれば、走査手
段によって送光側反射手段と上記受光側反射手段とを一
体に回動させ、送光方向を水平方向に走査し、反射され
た光を受光レンズを介して受光素子で受光せしめると共
に、回路基板及びケーブルが半田付けされるターミナル
がブラケットの折り曲げ部の弾性変形によって変位可能
に支持されるような構造としたので、走査範囲が広く、
かつ垂直方向の寸法が小型で車両等への搭載性に優れた
ものでありながら、なおかつ半田付け部の剥離、接触不
良、断線等が無く信頼性の高い光レーダ装置を得ること
ができるという実用上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態に係る車両用光レーダ
装置の構成を示す組立分解図である。
【図2】 従来例を示す車両用光レーダ装置の構成図で
ある。
【図3】 図2の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】 1 レーザダイオード、2 メイン基板、3 発光源、
4 凸レンズ、5 支持体、6 鏡、7 回転軸、8
剛体(揺動体)、8a 鏡(発光側)、8b 鏡(受光
側)、9 ガラス(発光側)、10 対象体(車両)、
11 ガラス(受光側)、12 フレネルレンズ、13
受光素子、14 受光側電子回路基板、15 ステッ
プモータ、16 カム、17 遮蔽体、18 保持部
材、18a,18b 支持体、18c 殻、19 フ
ロントカバー、20 中間カバー、21 リアカバー、
22 電磁遮蔽部、23 ゴムパッキング板、24 ケ
ーブル、25 貫通コンデンサ、26 コネクタ、27
ゴムパッキング、28 ブラケット、28a,28b
折り曲げ部、29 ターミナル、30 リード線、3
1 電磁遮蔽部、32 通しボルト。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を発生する発光手段と、 この発光手段からの光を反射し第1の所定方向に送光す
    る送光側反射手段と、 上記第1の所定方向に存在する対象物体で反射された光
    を受光して第2の所定方向に反射する受光側反射手段
    と、 上記送光側反射手段と上記受光側反射手段とを所定の相
    対位置に保持しかつ回動自在に配設された保持手段と、 この保持手段を回動させて上記送光側反射手段及び上記
    受光側反射手段により反射された反射光を水平方向に走
    査する走査手段と、 上記発光手段と水平方向に離間して配設されかつ上記受
    光側反射手段により反射された反射光を受光する受光手
    段と、 上記発光手段もしくは上記受光手段に接続された電子回
    路が設けられた回路基板と、 上記各部材を収納するケースと、 上記ケースを介して外部と接続され信号の入出力のため
    のケーブルと、 上記回路基板及び上記ケーブルが半田付けされるターミ
    ナルと、 折り曲げ部を有する弾性部材でなり上記ケースに固着さ
    れかつ上記ケーブルを支持するとともに上記折り曲げ部
    の先端面に上記ターミナルを固着して支持するブラケッ
    トとを備えたことを特徴とする光レーダ装置。
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